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边开车边充电 无线充电技术是纯电动车的救星吗?

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电车资源 大师兄 ·
2021-03-24
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在大多数人看来,目前的充电效率与速度依然制约着纯电动汽车的普及发展。于是诞生了各式各样提升充电便捷性的方式,比如超级快充、换电、无线充电等。其中无线充电技术早已在手机、智能化设备等领域得到广泛应用与认可,几乎成为智能手机的标配功能。不过,在纯电动车领域,无线充电依然不属于主流的充电手段。

● 什么是电磁感应?

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目前主流的汽车无线充电技术有两种,电磁感应和磁场共振,而它们都有自己的优缺点。以电磁感应式的无线充电系统为例,它由两个线圈组成,一个是发射线圈,通过产生震荡磁场让另一个接收线圈在法拉第电磁感应定律下产生交流电,从而达到充电的目的。现如今流行的手机无线充电功能正是电磁感应式,这种感应式充电的优势在于能量转化率高。

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但也有缺点,由于充电效率与发射线圈和接收线圈之间的距离、位置偏差等有着直接的关系,一旦两个线圈位置稍有偏差,就会严重影响无线充电效率,因此使用场景不广泛,且只能实现一对一充电,采用此套方案的车企有宝马、奔驰、沃尔沃等豪华品牌。

通常来说,磁感应式的无线充电需要在地面上固定一个“充电垫”(发射线圈),接收线圈则安装在可移动车辆的底部,当精准倒车进入指定位置后才能实现无线充电。很显然,磁感应式的无线充电对位置提出更精准的要求,正因为如此,很多车企将无线充电技术和泊车系统紧密结合在一起。

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比如宝马为了更好的使用无线充电功能,推出过一套泊车辅助系统,驾驶者根据中控显示屏的俯视图上的停车辅助线进行倒车,当到达充电垫的精确位置时,系统会自动发出停车指示。

● 什么是磁场共振?

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另一种则是磁场共振,它的原理是让发射线圈和接收线圈具有相同的共振频率,通过频率共振进行能量转换,这种方式不仅对线圈的位置要求不高,而且还能一对多充电,但弊端是能量传输损耗高。

得益于一对多的技术原理,磁场共振技术为实现动态无线充电的设计提供了条件,即通过在道路下面铺设的无线充电系统,实现车辆边行驶边充电。此前,韩国铺设了一条12公里长的无线充电路段,车辆可以在路上一边行驶一边充电。

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与此同时,高通开发的动态无线充电示范项目也已经启动,为此在法国建了100米实验轨道,铺了20kW无线充电系统,虽然20kW的充电功率不高,而且铺设过长的线路成本效益比也不佳,但这也是实现无线充电的基础。

● 无线充电的效率并不高

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总体来看,无线充电系统确实可以极大提升了充电便利性,做到即停即充,而且无线充电设备对于空间需求更低。如果是磁场共振式无线充电,理论上可以做到边走边充,就好像拿着手机一边充电一边玩一样,甚至有望解决里程焦虑。

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然而,需要说明的是,目前无论哪种无线充电技术,其充电功率都很小,一般主流的无线充电系统输出功率不超过10kW,这与普通的交流慢充桩相差无几,且能量转换效率还比有线方式低,天然不利于快速充电。

比如宝马530Le iperformance的无线充电设备功率仅为3.2kW,充满容量为9.4kWh的电池组需要3.5小时,更别说纯电动车动辄40kWh起步的大容量电池。

● 无线充电的建造成本高昂

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无线充电设备的建造成本相当高昂,与普通的充电桩根本不在一个水平线上。首先需要在地面挖个坑埋下充电线圈、暗线等必备部件,再加上造价不菲的无线充电设备。要知道,一套无线充电设备的成本是普通立体慢充桩的5-6倍。万一日后埋在地下的发射器出了问题,后期维护成本也是不得不考虑的因素。而现阶段的充电桩只需要通过增加线路随后在地面上安装充电桩即可,无论可操作性还是建造成本都更有优势。

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此外,无线充电设备对环境的适应性较差,由于外界环境不可控性,在公共场所使用无线充电,稍微有一些异物出现在电磁场范围内,都会影响充电。因为在充电过程中,发射线圈和接收线圈之间不能有障碍物,不然会导致充电停止,因此无线充电设备的安装位置最理想的是在相对密闭的空间,比如室内停车场。

● 写在最后

现阶段来看,无线充电还只能算得上是小众的存在,比较适用于部分高端的插电混动车型上。而随着电池技术的突飞猛进,有一天纯电动汽车不仅能实现上千公里的续航,还能通过超级快充技术大大缩短充电时间,除非无线充电技术能够突破性地提升充电效率和速度,否则无线充电技术很难得到市场的认可。

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